年底總結（1）—簡化理解IC晶元生產過程

臨近年底，是時候跳出來總結一下了。

相比去年，今年接觸了更多業內大咖。測試測量儀器、半導體製造設備、電源設計、藍牙、5G、物聯網……對很多知識都有新的了解，對電子產品的發展也有些許的窺探。最直觀的感受是，電子圈很大、很深奧、很難懂，但也魅力無窮，是切切實實地用科技在改變生活，造福人類的偉大事業。熊貓再次以身為電子圈的一員而倍感榮幸！

好了，裝X完畢，說點兒正事。

熊貓最近在學習晶元製造，看得那叫一個痛苦，真的是每個字都認識，串一起卻是「最熟悉的陌生人」，整得有點兒質疑大學四年都學了啥。相信應該也有不少網友和我有同樣的痛苦感受。然後，我就想，一定要整理一篇簡化版的流程介紹！於是便有了這篇文章~

既然是簡化版，就不會包括全部內容，當然熊貓也會儘力準確地把主要步驟解釋清楚，其餘內容就交給大家來補充啦！希望這篇文章能夠對大家有所幫助。如果有幫助的話，記得留言哈~

我們通常看到的IC晶元是一個掛滿引腳的、已經封裝好的晶元，但內部其實是經過多重工序製造而成的晶元片，這個小小的晶元片能夠實現多種邏輯功能。因此，完整的IC晶元製造分為四部分，原材料製作、IC設計、晶元加工、封裝測試。這裡主要講原材料的製作和晶元加工。

（源自網路）

原材料-硅Si

晶元的原材料是通過冶鍊石英砂獲得的純度高達98%的高純度硅。但是冶鍊級的高純度硅也還是多晶圓硅，雜質較多不適用于敏感度需求極高的晶元設計，因此需要幾個步驟製成適合晶元的單晶元硅，其純度必須達到99.9999999%，因此也稱為電子級硅。

（簡化版晶片製造過程）

晶元加工

（假設此時已經拿到了IC設計的光罩。）那麼，左手一張硅晶片右手一張IC光罩，接下來就是愉快地製作啦~

晶元加工的過程十分重要，也及其複雜，納米級工藝對設備的精準度和耐久度的要求更是苛刻。因此，晶元製造設備幾乎被國外廠商壟斷。關於半導體市場，我們下次再說。

晶元片是為了實現電路圖的功能，因此，晶元加工就是將電路圖變成真正的電路。

第一步，清洗。使用各種試劑將晶元表面的雜質清洗乾淨；

第二步，塗膜。將金屬材料均勻地塗在表面，形成一層薄薄的金屬氧化物；

第三步，加光阻。在晶元上塗一層光阻，即感光層。這一步是為了讓光罩的電路圖「印」在晶元上；

第四步，顯影。通過強光照射光罩，將電路圖在加了光阻層的晶元板上留下「影子」；

（以上兩步可統稱為光刻）

第五步，離子注入。這一步就是根據電路圖將不同的雜質依據濃度和位置填充，在晶元板上形成場效應管；

第六步，刻蝕。有了電路圖，接下來就是去雕刻了。利用等離子束將電路圖中多餘的部分洗掉，只留下電路結構。根據試用材料的不同，可分為干刻蝕和濕刻蝕。

第七步，沖洗。刻蝕之後留下的電路結構仍覆蓋著光阻層，這一步就是沖洗掉它。

以上步驟需要循環幾十次才算完成全部的晶元製造。是不是很麻煩，也非常高科技呢？

等等，還沒結束。接下來還要經過熱處理、氣象澱積、電鍍處理等步驟，才能夠運送到封裝廠去封裝測試。

到這裡，簡化版的晶元製造過程就介紹完了，還有一些14nm、28nm，8寸、12寸這種看著就頭大的數據，我們都留著下次說。因為一次性說完，主編也不給加雞腿呀~

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特約專家:倪光南 院士

中國科學院計算所研究員，中國中文信息學會理事長，中國工程院院士

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